JP2017053992A - 車載用液晶表示装置及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】フロントガラスにおける映り込みを低減できるとともに、高い視認性を確保できる液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置は、液晶パネルと、液晶パネルを照射するバックライトと、を備え、バックライトのピーク角度は、液晶パネルの正面方向に対して下向きである。【選択図】図４

Description

本発明は、車載用液晶表示装置及び車両に関する。

一般に、カーナビゲーションシステム等の車載液晶表示装置は、例えばインストルメントパネルに内蔵される等、前部座席正面のフロントガラスの下方に設置される。

図１は、車載液晶表示装置１の設置態様の一例を示す図である。図１に示すように、通常、車載液晶表示装置１は、運転者が視認しやすいように、表示画面が側面図におけるアイリプスの中心Ｃを向くように、傾斜角α（例えば２０°程度）で上向きに傾けた状態で設置される。そのため、表示画面がフロントガラスに映り込み、特に夜間は映り込みが顕著に現れるため、運転者の視界が遮られる。なお、「側面図におけるアイリプスの中心」は、ＪＩＳ−Ｄ００２１やＩＳＯ４５１３に規定されている。

このような映り込みは、例えば、フロントガラスに向かう光を遮断する遮光フードを設けることにより、容易に防止することができる。しかしながら、この手法は、コストが増大し、デザイン性も低下する。

遮光フード以外の映り込み対策として、例えば特許文献１には、車載液晶表示装置において、液晶パネルとバックライトの間に、光透過帯と遮光帯（黒の楔部分）とが交互に配置されたルーバー層を有する視野角制御シートを介在させることが開示されている。

特許第４１２１９９７号公報

しかしながら、ルーバータイプの視野角制御シートは、遮光帯が存在するため、光の透過率が８０％程度になり、表示画像の輝度が低下する。また、表示画像に、遮光帯に起因する筋状の輝度ムラが発生したり、遮光帯と液晶パネルの電極パターンとが干渉してモアレが生じたりして、表示画像の均一性が損なわれるとともに、画質が低下する虞がある。遮光帯の角度を傾けたり、拡散シートやアンチグレア処理により光を拡散させたりすることで、輝度ムラやモアレを視認しにくくすることも考えられるが、この場合、拡散によって表示画像の鮮明さも損なわれるため、好ましくない。

さらには、ルーバータイプの視野角制御シートは、構造上、視野角が対称となるため、映り込み防止のために車載液晶表示装置に適用した場合、フロントガラスに向かう光だけでなく、反対側（下方）に向かう光も遮断される。このため、目線の低い位置から見たときの視認性が悪く、使用できる視野角が狭い。

このように、ルーバータイプの視野角制御シートでは、フロントガラスへの映り込みの防止と、表示画像の視認性の確保を両立させることは困難である。

本発明の目的は、フロントガラスにおける映り込みを低減できるとともに、高い視認性を確保できる液晶表示装置及び車両を提供することである。

本発明に係る液晶表示装置は、液晶パネルと、
前記液晶パネルを照射するバックライトと、を備え、
前記バックライトのピーク角度は、前記液晶パネルの正面方向に対して下向きであることを特徴とする。

本発明に係る車両は、上記の車載液晶表示装置が設置された車両であって、
前記液晶パネルの表示画面がアイリプスの中心の方向を向くように設置され、
且つ、前記液晶パネルから出射し、フロントガラスで反射して前記アイリプスの中心に入射する光の出射時の輝度が、前記液晶パネルから出射光の最大輝度の２５％以下であることを特徴とする。

本発明に係る車両は、上記の車載液晶表示装置が設置された車両であって、
前記車載液晶表示装置の前記液晶パネルから出射し、フロントガラスで正反射してアイリプスの中心に入射する光の、前記フロントガラスでの入射角θが、３５°〜６５°であることを特徴とする。

本発明によれば、バックライトのピーク角度がフロントガラスの方向と反対側にシフトしているので、フロントガラスで反射して運転者の目に入射する光の輝度が低下する。したがって、フロントガラスにおける映り込みを低減できる。また、ルーバータイプの視野角制御シートを用いないので、高い視認性を確保することができる。

車載液晶表示装置の設置態様の一例を示す図である。 実施の形態に係る車載液晶表示装置を搭載する車両を示す平面図である。 実施の形態に係る車載液晶表示装置を搭載する車両を示す側面図である。 車載液晶表示装置の構成を示す図である。 バックライトの輝度特性を示す図である。 フロントガラスの反射率の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図２は、実施の形態に係る車載液晶表示装置１を搭載する車両Ｖを示す平面図である。図３は、実施の形態に係る車載液晶表示装置１を搭載する車両Ｖを示す側面図である。

図２、図３に示すように、車両Ｖの車室内には、前部座席２（運転席及び助手席）及び後部座席３が配置される。前部座席２の前方にはフロントガラス５が配置され、後部座席３の後方にはリアガラス６が配置される。

フロントガラス５の下方には、インストルメントパネル４が配置される。インストルメントパネル４には、スピードメーター等の計器類の他、車載液晶表示装置１が内蔵される。車載液晶表示装置１は、例えばカーナビゲーションシステムの表示部を構成する。

車載液晶表示装置１は、運転者が視認しやすいように、表示画面が側面図におけるアイリプスの中心Ｃの方向を向くように、傾斜角α（例えば２０°程度）で上向きに傾けた状態で設置される（図１参照）。なお、「中心Ｃの方向を向く」とは、表示画面の正面方向が厳密にアイリプスの中心Ｃを向く場合に限られず、表示画面の正面方向がアイリプスの上限から下限までの間の方向を向いていればよい。このとき、車載液晶表示装置１の傾斜角αとフロントガラス５の傾斜角βを考慮し、映り込みを形成する光のフロントガラス５への入射角（反射角）θは、３５°〜６５°としている。ここで、θは、液晶パネル（表示画面）から出射し、フロントガラスで正反射してアイリプス中心に入射する光の、フロントガラスへの入射角（反射角）である。

図４は、車載液晶表示装置１の構成を示す図である。図４に示すように、車載液晶表示装置１は、前面側に液晶パネル１１、背面側にバックライト１２を有する。液晶パネル１１の動作は、駆動回路及び電源回路を含む制御部（図示略）によって行われる。

バックライト１２は、液晶パネル１１に対し、背面から光を照射する面状発光装置である。その構成は、背面側から順に、反射板１２１、導光板１２２（ＬＧＰ：Light Guiding Panel）、プリズムシート１２３、及び拡散シート１２４を有する。また、バックライト１２は、例えば複数の白色ＬＥＤからなる光源１２５を有する。光源１２５は、車載液晶表示装置１がオン状態となっている間、点灯する。

導光板１２２は、例えばポリカーボネート製の板状部材であり、端面から入射する光源１２５からの光を拡散させ、前面側に均一に出射する。反射板１２１は、導光板１２２から背面側に漏出した光を前面側に向けて反射する。導光板１２２及び反射板１２１は、面状発光部を構成する。

プリズムシート１２３は、背面側（入射側）にプリズム面１２３ａを有する逆プリズム形状の光学部材である。プリズム面１２３ａの形状によって、所定方向における光の成分を増大させることができる。例えば、プリズム面１２３ａを上下方向に対称な形状とした場合、正面方向から見たときの輝度が増大する（図５参照）。本実施の形態では、プリズム面１２３ａを上下方向に非対称な形状とすることで、ピーク角度φが正面方向に対して下向きになるように制御されている（図５参照）。

これにより、液晶パネル１１からフロントガラス５に向かう光の輝度が、従来の対称形の逆プリズムを適用した場合に比較して低くなる。例えば、図５に示す輝度特性を有する液晶パネル１１においては、フロントガラス５に向かう光の出射角φが４０°である場合、輝度は約１／２になる。したがって、フロントガラス５における映り込みが格段に低減される。

ここで、「ピーク角度」とは、画像の輝度が最大となるときの出射光の放射角であり、液晶パネル１１を正面方向から見る場合を基準として上下方向（垂直方向）のずれ角φで表される。また、車載液晶表示装置１の表示画像の輝度が最大となる方向を「最大輝度方向」と称する。

なお、プリズム面１２３ａの形状は、ピーク角度φが正面方向に対して下向きになるように制御できる形状であれば、特に制限されない。

拡散シート１２４は、プリズム１２３からの出射光を拡散する。

液晶パネル１１は、例えば液晶層、液晶層を挟持する２枚のガラス基板（配向膜、透明電極、カラーフィルターを含む）、及びガラス基板の外側に配置される２枚の偏光板を有する。透明電極に印加される電圧のオン／オフを制御して、液晶分子の向きを変化させることにより、光の通過状態を制御する。偏光板を通過した光によって表示画像が形成される。

図６は、フロントガラス５の反射率の一例を示す図である。図６に示すように、フロントガラス５の反射率は、Ｓ波のみの場合及びＳ波とＰ波が混在する場合に比較して、Ｐ波のみの場合に格段に低くなる。したがって、液晶パネル１１からの出射光はＰ波であることが好ましい。液晶パネル１１からの出射光は、液晶パネル１１の偏光板によって制御される。

図６によると、車載液晶表示装置１を車両に設置し、映り込みを形成する光のフロントガラス５への入射角（反射角）θが３５°〜６５°となる場合、出射光をＰ波とすることにより、フロントガラス５での反射率は２％以下になる。したがって、フロントガラス５における映り込みが格段に低減される。

さらに、フロントガラス５で反射してアイリプスの中心に入射する光、すなわち映り込みを形成する光の出射時の輝度は、最高輝度の２５％以下であることが好ましい。この場合、夜間モード（ヘッドライトを点灯したときのモード）における最高輝度が１０ｃｄ／ｍ２であるとすると、映り込みを形成する光の出射時の輝度は、１０×０．２５＝２．５［ｃｄ／ｍ２］以下となる。

映り込みを形成する光がＰ波の場合、図６よりフロントガラス５での反射率を２％とし、フロントガラス５の内面及び外面で反射することを考慮すると、視認される映り込みの輝度は、２．５×０．０２×２＝０．１［ｃｄ／ｍ２］以下となる。車室内からフロントガラス越しに前方を視認する場合、輝度が０．１ｃｄ／ｍ２以下であれば、黒としてしか認識されないため、映り込みは全く視認されないこととなる。このように、映り込みを形成する光の出射時の輝度を最高輝度の２５％以下とすることにより、フロントガラス５における映り込みが格段に低減される。

ここで、映り込みを形成する光の出射時の輝度を低くするために、ピーク角度を下向きに過度に大きくすると、運転者に視認される正面方向への出射光の輝度が低くなり、表示画像の視認性が悪くなる虞がある。そこで、液晶パネル１１の正面方向への出射光の輝度として、最大輝度の５０％以上を確保することが好ましい。バックライト１２が図５に示す輝度特性を有する場合、正面方向の出射光の輝度は８０％以上となっているので、高い視認性が確保される。なお、映り込みを形成する光及び正面方向の光の出射時の輝度、すなわち図５に示すような輝度特性は、例えばプリズム面１２３ａの形状によって制御することができる。

このように、本実施の形態に係る車載液晶表示装置１は、液晶パネル１１と、液晶パネル１１を照射するバックライト１２と、を備え、バックライト１２のピーク角度は、液晶パネル１１の正面方向に対して下向きとなっている。

車載液晶表示装置１によれば、バックライト１２のピーク角度がフロントガラス５の方向と反対側にシフトしているので、フロントガラス５で反射して運転者の目に入射する光の輝度が低下する。したがって、フロントガラス５における映り込みを低減できる。また、ルーバータイプの視野角制御シートを用いないので、高い視認性を確保することができる。また、映り込み防止のための遮光フードを設ける必要がないので、車室のデザイン性の向上にも貢献できる。

本実施の形態に係る車両Ｖは、車載液晶表示装置１が設置された車両であって、液晶パネル１１の表示画面がアイリプスの中心Ｃの方向を向くように設置され、且つ、液晶パネル１１から出射し、フロントガラス５で反射してアイリプスの中心Ｃに入射する光の出射時の輝度が、液晶パネル１１からの出射光の最大輝度の２５％以下である。

また、車両Ｖは、車載液晶表示装置１が設置された車両であって、車載液晶表示装置１の液晶パネル１１から出射し、フロントガラス５で正反射してアイリプスの中心Ｃに入射する光の、フロントガラス５での入射角θが、３５°〜６５°である。

車両Ｖによれば、フロントガラス５における車載液晶表示装置１の表示画像の映り込みが低減されるので、高い視認性が確保され、安全性が向上する。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、バックライト１２のピーク角度を正面方向からずらす手段として、プリズムシート１２３に代えて、屈折率の異なる２相からなる拡散フィルムを適用してもよい。この拡散フィルムには、例えば特許第４３１７００６号公報に開示のものを適用できる。

また例えば、本発明は、インストルメントパネルに載置される外付けの車載液晶表示装置にも適用できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明に係る車載液晶表示装置は、車室内に取り付けられる車載液晶表示装置に好適である。

１ 車載液晶表示装置
２ 前部座席
３ 後部座席
４ インストルメントパネル
５ フロントガラス
６ リアガラス
１１ 液晶パネル
１２ バックライト
１２１ 反射板（面状発光部）
１２２ 導光板（面状発光部）
１２３ プリズムシート
１２４ 拡散シート
１２５ 光源
Ｖ 車両

Claims (8)

1. 液晶パネルと、
   前記液晶パネルを照射するバックライトと、を備え、
   前記バックライトのピーク角度は、前記液晶パネルの正面方向に対して下向きである、車載液晶表示装置。
2. 前記液晶パネルからの出射光がＰ波である、請求項１に記載の車載液晶表示装置。
3. 前記バックライトは、面状発光部と、前記面状発光部の発光面上に配置され、前記発光面側にプリズム面を有する逆プリズム形状のプリズムシートと、を有し、
   前記プリズム面は、上下方向に非対称である、
   請求項１または２に記載の車載液晶表示装置。
4. 前記バックライトは、面状発光部と、前記面状発光部の発光面上に配置され、前記発光面側に屈折率の異なる２相からなる拡散フィルムをと、を有する、請求項１または２に記載の車載液晶表示装置。
5. 請求項１から４の何れかに記載の車載液晶表示装置が設置された車両であって、
   前記液晶パネルの表示画面がアイリプスの中心の方向を向くように設置され、
   且つ、前記液晶パネルから出射し、フロントガラスで反射して前記アイリプスの中心に入射する光の出射時の輝度が、前記液晶パネルから出射光の最大輝度の２５％以下である、車両。
6. 前記液晶パネルの正面方向への出射光の輝度が、最大輝度の５０％以上である、請求項５に記載の車両。
7. 請求項１から４の何れかに記載の車載液晶表示装置が設置された車両であって、
   前記車載液晶表示装置の前記液晶パネルから出射し、フロントガラスで正反射してアイリプスの中心に入射する光の、前記フロントガラスでの入射角θが、３５°〜６５°である、車両。
8. 前記車載液晶表示装置の前記液晶パネルから出射し、前記フロントガラスで正反射して前記アイリプスの中心に入射する光の、前記フロントガラスでの入射角θが、３５°〜６５°である、請求項５または６に記載の車両。

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